Question

如图甲所示电路中，电源电压恒定，R为电阻箱，小灯泡两端的电压随电流变化的关系如图乙所示．将电阻箱的阻值调为R₁=5Ω时，小灯泡恰能正常发光，电压表示数U₁=2V．求：

（1）小灯泡的额定功率P；
（2）电源电压U；
（3）若将电阻箱的阻值调为R₂时，小灯泡消耗的实际功率为P_L=0.1W，求R₂的值．

Answer

由电路图可知，电阻箱与灯泡串联，电压表测电阻箱两端的电压．
（1）灯泡正常发光时的电流和额定电流相等，根据欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，由图象读出灯泡的额定电压，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
（3）根据图象读出小灯泡消耗的实际功率为PL=0.1W时两端的电压和电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出R2两端的电压，利用欧姆定律求出R2的值．
【解析】
（1）∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I===0.4A，
由图象可知，灯泡两端的电压UL=2.5V，
∵灯泡正常发光，
∴灯泡的额定功率：
P=ULI=2.5V×0.4A=1W；
（2）∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴电源的电压：
U=UR+UL=2V+2.5V=4.5V；
（3）由图象可知，当电路中的电流I′=0.2A，UL′=0.5V时，小灯泡消耗的实际功率为PL=0.1W，
此时R2两端的电压：
U2=U-UL′=4.5V-0.5V=4V，
则R2===20Ω．
答：（1）小灯泡的额定功率为1W；
（2）电源电压为4.5V；
（3）若将电阻箱的阻值调为20Ω 时，小灯泡消耗的实际功率为PL=0.1W．